超级电容在城市轨道交通中改善电网电压的研究

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1、万方数据ELECTRICDRIVE2009V01．39No．3电气传动2009年第39卷第3期超级电容在城市轨道交通中改善电网电压的研究王雪迪，杨中平(北京交通大学电气工程学院，北京100044)摘要：研究了车载超级电容储能装置在改善电网电压方面的应用。在城市轨道交通中。列车加速时，由于线路阻抗的存在导致直流电网电压下降；制动时，再生能量反馈回直流电网，使电压抬升，为了避免再生失效，通常由电阻消耗再生能量。提出应用直流储能装置解决以上问题，提出超级电容储能装置的组成及设计方法，制定了相应的控制策略。最后以广州地铁4号线参数为

2、例对实际车辆进行了仿真，验证了超级电容储能装置在改善电网电压方面的重要作用。关键词：超级电容；双向DC／DC电路；再生制动中图分类号：TP214文献标识码：AStudyofElectricDoubleLayerCapacitorstoImproveElectricNetworkVoltageFluctuationforUrbanRailwayTransitWANGXue-di，YANGZhong-ping(SchoolofElectricalEngineering，BeijingJ矗zotongUniversity。Beij

3、ing100044。China)Abstract：Theapplicationofelectricdoublelayercapacitor(EDLC)onboardinimprovingpantographvoltagefluctuationwasdescribed．Intheurbanrailwaytraffic，pantographvoltage，inaccelerating，willdropduetOabsorbcurrentfromelectricnetwork，andinbraking，thevoltagewill

4、riseandtheregeneratedenergyisusuallydissipatedinabrakingresistor．Thatwasteslotsofenergy，alsoleadtOelectricnetworkvoltagefluctu—ation．EDLCwasappliedtOresolvetheproblemsabove。constitutionofstorageinstallationwasdesignedandcorrelativecontrolmethodwasproposed．Atlast，th

5、efeasibilityofthemethodwasverifiedbycomputersimu—lation．Keywords：electricdoublelayercapacitors(EDLC)；bi—directionDC／DCcircuit；regenerationbraking1引言与道路、航空等交通方式相比，轨道交通运输具有运量大、定时、安全、环保、节能等显著优点。在全球倡导保护环境、防止地球温暖化的今天，轨道交通的环保、节能的优点已越来越受到人们的重视，今后应大力发展轨道公共交通已成为世界各国的共识。从20世

6、纪80年代开始，随着电力电子技术的飞速发展，交流牵引传动技术开始在轨道交通车辆上得到应用，并迅速得到普及。轨道交通车辆采用交流传动技术后，再生制动成为列车常用制动时的主要制动方式，由于再生制动能量可供相同供电区间内的其他力行状态的列车利用，这就进一步降低了列车的运行能耗，使轨道交通在节能运行方面的优势越发突出。然而，再生制动的前提是，线路上必须有足够的负载来吸收再生能量，否则就容易造成再生制动的列车受电弓电压升高超过允许值，引发主电路断开，导致再生制动失效的现象发生。近年，随着2次电池、飞轮、超级电容(EDLC)、超导等储能

7、技术的发展uj，如何利用储能技术来解决列车制动失效、改善列车受电弓电压、节约列车运行能量等问题得到世界轨道交通界的广泛关注。通过各种储能方式的比较，提出车载超级电容储能装置来解决以上问题[z]。超级电容储能装置是靠电容极板以电能的形式来存储能量，向直流电网吸收和释放能量，无需能量形式的转换，这使得EDLC装置不仅具有很高的效率，而且还能非常迅速地与直流作者简介：王雪迪(1983一)，男，硕士研究生，Email：06121885@bitu．edu．ca77万方数据电气传动2009年第39卷第3期王雪迪．等：超级电容在城市轨道交

8、通中改善电网电压的研究电网进行能量交换。储能装置如图1所示‘3。，由两部分组成：超级电容，它以电压建立磁场来存储电能；双向DC／DC变换器的作用是将列车的制动能量传递给超级电容，或将超级电容的能量反馈给列车。图I超级电容储能器系统框图Fig．1ThediagramofEDLCstorage